3 -Environmental Inorganic Chemistry for Engineers - Cap 3 en pt

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CAPÍTULO TRÊS
Química Inorgânica Industrial
3.1 INTRODUÇÃO
O capítulo anterior (Capítulo 2) apresentou ao leitor os aspectos variados, mas 
fundamentais, da subdisciplina da química inorgânica. A indústria química inorgânica 
fabrica produtos químicos que são muitas vezes de origem mineral, mas não de um 
carbono molecular básico.Buchel et al., 2008). Além disso, os produtos químicos 
orgânicos podem ser destinados ao uso durante a fabricação de uma grande 
variedade de outros produtos químicos inorgânicos e orgânicos. Os produtos da 
indústria de produtos químicos inorgânicos são utilizados como (i) produtos químicos 
básicos para processos industriais, como ácidos, álcalis, sais, agentes oxidantes, gases 
industriais e halogênios; (ii) produtos químicos a serem utilizados na fabricação de 
produtos, como pigmentos e corantes secos; e (iii) metais alcalinos e produtos 
acabados para consumo final, como fertilizantes minerais, vidros e materiais de 
construção. O maior uso de produtos químicos inorgânicos é como auxiliares de 
processamento na fabricação de produtos químicos e não químicos. 
Consequentemente, os produtos químicos inorgânicos muitas vezes não aparecem 
nos produtos finais.
Assim, a química inorgânica industrial inclui subdivisões da 
indústria química que fabricam produtos inorgânicos em larga 
escala, como os inorgânicos pesados (cloro-álcalis, ácido sulfúrico e 
derivados de sulfato) e fertilizantes (produtos de potássio, nitrogênio 
e fósforo), bem como segmentos de produtos químicos finos que 
são usados para produzir inorgânicos de alta pureza em uma escala 
muito menor. Entre eles estão reagentes e matérias-primas 
utilizados em indústrias de alta tecnologia, indústria farmacêutica e 
indústria eletrônica, por exemplo, bem como na preparação de 
especialidades inorgânicas como catalisadores, pigmentos e 
propelentes. Os metais encontram uma variedade de usos sem 
serem incorporados aos sais. Eles são fabricados a partir de minérios 
e purificados por muitos dos mesmos processos usados na 
fabricação de inorgânicos. No entanto,
Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros http://
dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-849891-0.00003-5
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112 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
Além disso, a química inorgânica praticada no estágio industrial 
não é tão simples e/ou direta (Heaton, 1994, 1996; Budavari, 1996; 
Brock, 2000). A química inorgânica industrial é uma disciplina 
extremamente abrangente e prática e, embora haja benefícios na 
compreensão da ciência química inorgânica básica, ainda há a 
necessidade de obter uma visão valiosa da tecnologia química. A 
química inorgânica básica fornece informações valiosas sobre a 
química inorgânica industrial e os vários produtos, mas outros 
produtos químicos que são usados e produzidos em processos 
industriais oferecem um desafio considerável (mas valioso) para (1) 
uma compreensão dos processos, (2) o necessário parâmetros do 
processo, (3) as propriedades das matérias-primas, (4) as 
propriedades dos produtos, (5) as propriedades dos subprodutos, (6) 
a adaptabilidade do processo e (7) a influência desses vários 
químicos no meio ambiente.
A química inorgânica industrial inclui subdivisões da indústria química que 
fabricam produtos inorgânicos em larga escala, como os inorgânicos pesados 
(produtos químicos cloro-álcalis, ácido sulfúrico e produtos químicos sulfato) e 
fertilizantes (produtos de potássio, nitrogênio e fósforo), bem como segmentos de 
produtos químicos finos que são usados para produzir produtos químicos 
inorgânicos de alta pureza em uma escala muito menor. Entre esses produtos 
químicos estão reagentes e matérias-primas utilizados na indústria farmacêutica, 
indústria de alta tecnologia e indústria eletrônica, bem como na preparação de 
especialidades químicas inorgânicas, como catalisadores, pigmentos e propelentes. 
Além disso, os metais se enquadram na classificação de produtos químicos 
inorgânicos industriais e são fabricados a partir de minérios e purificados por muitos 
dos mesmos processos usados na fabricação de produtos químicos inorgânicos 
finos. No entanto, se os metais são comercializados como ligas ou na forma pura, 
como ferro, chumbo, cobre ou tungstênio, são considerados produtos da indústria 
metalúrgica e não produtos da indústria química inorgânica.
A título de explicação, o termoquímica finaé usado neste texto como uma distinção de 
outros produtos químicos (frequentemente referidos comoprodutos químicos pesados, 
produtos químicos brutos,ouprodutos químicos de commodities)que são produzidos em 
grandes lotes e muitas vezes estão no estado bruto como matéria-prima para outros 
produtos químicos (Tabela 3.1). As commodities químicas são um subsetor da indústria 
química que se diferencia principalmente pelo volume de sua fabricação (outros subsetores 
são química fina e especialidades químicas). Assim, os produtos químicos finos são 
substâncias químicas complexas, únicas e puras, produzidas em quantidades limitadas em 
plantas multiuso por processos químicos ou biotecnológicos em lotes de várias etapas. Eles 
são fabricados com especificações precisas e também podem ser
Química Inorgânica Industrial 113
Tabela 3.1Diferenciação Geral de Químicos Inorgânicos Finos para Químicos Inorgânicos 
Pesados
Químicos Inorgânicos
Produtos químicos pesadosuma Produtos químicos a granel
Usado como produtos químicos 
intermediários Produtos químicos multiuso
Nem sempre fabricado de acordo com as especificações 
Produtos químicos puros simples
Produtos químicos formulados
Produtos químicos diferenciados 
Produtos químicos de desempenho
Produzido de acordo com as especificações
Química finab
umaTambém chamadoprodutos químicos brutos.
bTambém chamadoprodutos químicos de especificação.
usado para processamento adicional dentro da indústria química inorgânica. A classe de produtos 
químicos finos é subdividida com base no valor agregado dos produtos químicos quando usados 
como produtos químicos de bloco de construção - os componentes básicos para síntese química, 
produtos químicos intermediários avançados ou produtos químicos de ingredientes ativos. Além 
disso, os produtos químicos finos são produzidos em volumes limitados (principalmenteprodutos 
químicos de tonelagem limitada)por síntese orgânica tradicional em fábricas de produtos 
químicos polivalentes, embora uma parte significativa da produção total de produtos químicos 
finos também possa ser fabricada internamente por grandes usuários.
Assim, o termo guarda-chuvaa indústria de produtos químicos inorgânicos 
industriaisinclui a miríade de produtos químicos (numerados na casa dos 
milhares) produzidos por uma variedade de processos diferentes. Para realizar 
essa produção, um conjunto de produtos químicos básicos (matérias-primas) é 
combinado em uma série de etapas de reação para produzir produtos químicos 
intermediários e produtos finais. Relativamente poucas instalações de fabricação 
de produtos químicos inorgânicos são instalações de um único produto (ou um 
único processo), e muitas unidades de processo são projetadas para serem 
flexíveis (com opções de processo) para que os níveis de produção de produtos 
químicos relacionados (ou subprodutos químicos) possam ser adaptado em uma 
ampla gama. Essa flexibilidade permite que o produtor de produtos químicos 
acomode variações na qualidade da matéria-prima (pureza e estado físico – gás, 
líquido ou sólido) que podem alterar a taxa de produção e os processos usados, 
mesmo em curto prazo (menos de um ano). Além disso,
O processo típico para a produção de produtos químicos orgânicos envolve a 
combinação de várias matérias-primas em uma série de operaçõesunitárias; a indústria de 
refino de petróleo é o melhor exemplo da integração de uma série de unidades
114 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
processos para produzir o desejado. Isso nem sempre é o caso na indústria de produtos 
químicos inorgânicos, onde a primeira operação unitária é tipicamente uma unidade para 
realizar uma reação química para produzir o produto ou um produto intermediário que leva 
ao produto químico desejado. Além disso, há alguma diferenciação entre os produtos 
químicos a serem produzidos; produtos químicos de commodities (ou seja, commodities a 
granel ou produtos químicos a granel) são um grupo de produtos químicos que são feitos 
em grande escala para satisfazer o mercado químico) e tendem a ser sintetizados em um 
reator contínuo, enquanto os produtos químicos especiais geralmente são produzidos em 
lotes reator. O rendimento do produto químico inorgânico pode determinar a quantidade e 
o tipo de subprodutos, incluindo emissões gasosas.
A produção de muitas especialidades químicas inorgânicas geralmente requer uma 
série de duas ou mais etapas de reação e uma vez que a reação esteja completa, o produto 
desejado deve ser separado dos subprodutos por uma segunda operação unitária. Na 
etapa de separação, várias técnicas de separação, como decantação, destilação ou 
refrigeração, podem ser usadas e o produto final pode exigir processamento adicional (por 
exemplo, por secagem por pulverização ou peletização) para produzir o item vendável. A 
tecnologia de separação empregada depende de muitos fatores, incluindo (1) as fases das 
substâncias que estão sendo separadas – gás, líquido ou sólido; (2) o número de 
componentes na mistura; e (3) se a recuperação de subprodutos é importante. Inúmeras 
técnicas, como extração por solvente, filtração e sedimentação, podem ser usadas 
isoladamente ou em combinação para realizar a separação.
As leis regulatórias sobre as emissões de produtos químicos inorgânicos 
(especialmente emissões perigosas) geradas durante a produção de 
produtos químicos inorgânicos são importantes dinâmicas que moldam a 
indústria.Capítulo 8). Para minimizar os efeitos prejudiciais dos poluentes da 
indústria química, várias leis locais, estaduais e federais regem os 
produtores desses produtos químicos. Por exemplo, o 
EmergencyPlanningandCommunityRight-to-KnowAct federal exige que 
muitos fabricantes enviem detalhes de quaisquer dados de emissão para a 
Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA). Da mesma 
forma, o PollutionPreventionAct exige que essas mesmas empresas relatem 
suas atividades de gerenciamento de resíduos e redução da poluição. 
Outras regulamentações federais que afetam os produtores incluem a Lei de 
Água Potável Segura, a Lei do Ar Limpo e Emendas e outras leis que 
restringem resíduos perigosos. Além das restrições legais, tanto a EPA dos 
EUA quanto a Chemical Manufacturers Association (CMA) patrocinam 
programas voluntários bem-sucedidos de redução da poluição que 
estimulam a sensibilidade ambiental.
Há também programas voluntários em que as empresas associadas trabalham 
com o público para abordar questões como segurança química e meio ambiente
Química Inorgânica Industrial 115
proteção. O mecanismo para esses programas envolve uma combinação de 
solicitação de informações do público sobre as várias preocupações abordadas, e 
o progresso é relatado ao público. Embora o aumento das regulamentações 
federais e estaduais represente um desafio contínuo para os participantes da 
indústria química, sinais positivos indicaram que a indústria de produtos 
químicos inorgânicos foi bem-sucedida em superar esses obstáculos. A indústria 
química em geral conseguiu reduzir as várias emissões de resíduos que 
aparecem no Inventário de Liberação de Tóxicos.
O objetivo deste capítulo é fornecer um resumo das informações 
básicas sobre o desenvolvimento dos produtos químicos 
inorgânicos, incluindo os métodos de produção dos produtos 
químicos inorgânicos comuns. Assim, este capítulo trata dos 
aspectos fundamentais da química inorgânica industrial e apresenta 
os diversos processos (que são usados regularmente) sobre os 
quais se insere a indústria química inorgânica industrial. Isso dará ao 
leitor a capacidade de entender as ligações necessárias entre a 
química inorgânica de laboratório e a química de processos 
industriais que é necessária nas comunidades de química industrial e 
engenharia de processos. Esses setores da indústria química e de 
engenharia mantêm laços fortes há muito tempo,
3.2 A INDÚSTRIA QUÍMICA INORGÂNICA
A indústria de produtos químicos inorgânicos, como a indústria de produtos 
químicos orgânicos e a indústria de refino de petróleo (Speight, 2017a,b) agrega valor às 
matérias-primas, transformando-as nos produtos químicos necessários para a fabricação 
de produtos de consumo. Os produtos químicos básicos representam o ponto de partida 
para a fabricação de produtos químicos industriais inorgânicos que são produzidos em 
grande escala por meio de processos contínuos. O preço unitário desses produtos é 
relativamente baixo, e produzi-los de forma barata e eficiente é uma grande preocupação 
para as empresas que os fabricam. As indústrias de enxofre, nitrogênio, fósforo e cloro-
álcalis são as principais produtoras de produtos químicos inorgânicos básicos e muitas 
vezes os vendem para outras indústrias, além de usá-los na fabricação de seus próprios 
produtos finais. Os princípios básicos para sua produção e principais usos são indicados 
aqui para cada uma dessas indústrias.
Assim, a indústria química inorgânica fabrica uma gama de produtos químicos, 
muitos dos quais surgem do uso de matérias-primas naturais (minerais), mas também 
há desvantagens na medida em que a maioria dos processos produz efluentes.Tabela 
3.2) que devem ser gerenciados para atender às regulamentações ambientais. Os 
produtos desses processos de fabricação também podem ser usados para
116 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
Tabela 3.2Exemplos de Matérias-Primas e Efluentes para Produção de Químicos Inorgânicos Entrada do 
Processo Saída do Processo
Síntese de Amônia
Gás natural
Ar
Catalisador
Aditivos
Amônia anidra
Dióxido de carbono
Reciclar fluxos de gás
Catalisador gasto
Águas Residuais
Síntese de nitrato de amônio
Amônia
Ácido nítrico
Aditivos
Nitrato de amônio
Amônia
Ácido nítrico
assunto particular
Síntese de Fosfato de Amônio
Amônia
Ácido fosfórico
Ácido sulfúrico
Rocha de fosfato
Gesso
Fosfato de amônio
Água processada
Pó de rocha de fosfato
pasta de gesso
Fluoretos gasosos (por exemplo, SiF4 e HF)
Síntese de sulfato de amônio
Amônia
Ácido sulfúrico
Sulfato de amônia
Produtos depuradores
Gás
Purificação de salmoura
Salmoura
Aditivos
Salmoura
lama de salmoura
Água de lavagem
Processamento de soda cáustica
Soda cáustica Soda cáustica
Sulfato de sódio
Compostos Cloro-Alcalinos
Cloreto de Sódio hidróxido de sódio
Carbonato de Sódio
Cloro
Processamento de Cloro
Cloro Cloro
Águas Residuais
Química Inorgânica Industrial 117
Tabela 3.2Exemplos de Matérias-Primas e Efluentes para Produção de Químicos 
Inorgânicos—cont.
Entrada do Processo Saída do Processo
Fabricação de ácido clorídrico
Cloro
Hidrogênio
Ácido clorídrico
Variável (dependendo do processo) 
Cloreto de hidrogênio
Fabricação de ácido fluorídrico
Fluoreto de cálcio
Ácido sulfúrico
Acido hidrosulfurico
Ácido sulfúrico
Partículas e poeira
Produção de hidrogênio
Água
Carvão ativado
Variável (dependendo do processo) 
Hidróxido de sódio
Carvão ativado gasto
Ácido nítrico e compostos de nitrogênio
Amônia
Ácido sulfúrico
Catalisador
Ar
Ácido nítrico
assunto particular
Ácido nítrico
Óxidos de nitrogênio
Catalisador gasto
Ácido fosfórico e compostos de fósforo
Rocha de fosfato
Ácido sulfúrico
Água
Ácido fosfórico
Sais de fluorosilicato
Óxido de urânio
Fluoreto de silício
pasta de gesso
Água processada
Carbonato de Sódio
Trona assunto particular
Óxidos de carbono
Óxidosde nitrogênio
Óxidos de enxofre
Ácido sulfúrico
Síntese de Ácido Sulfúrico
Enxofre elementar
Ar
Ácido sulfúrico
Dióxido de enxofre
Contínuo
118 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
Tabela 3.2Exemplos de Matérias-Primas e Efluentes para Produção de Químicos 
Inorgânicos—cont.
Entrada do Processo Saída do Processo
Catalisador
Água
Água processada
Catalisador gasto
Recuperação de Enxofre
Sulfato de hidrogênio
Ar
Catalisador
Enxofre
Óxidos de enxofre
assunto particular
Dióxido de titânio
Ilmenita Dióxido de titânio
Pó mineral
Sulfato ferroso
a fabricação de uma infinidade de produtos químicos inorgânicos. Geralmente, os 
produtos oriundos da indústria química inorgânica são utilizados como produtos 
químicos básicos (como derivados de ácidos, derivados de álcalis, sais diversos, 
agentes oxidantes, derivados de halogênios e gases industriais). Outros produtos 
químicos inorgânicos incluem aqueles a serem usados na fabricação de produtos 
como pigmentos, cores secas e metais alcalinos, bem como produtos acabados para 
consumo final, por exemplo, fertilizantes minerais, vidro e materiais de construção. 
Normalmente, o maior uso de produtos químicos inorgânicos manufaturados é como 
auxiliares de processamento na produção de produtos químicos e produtos não 
químicos e, portanto, os produtos químicos inorgânicos nem sempre aparecem nos 
produtos finais da indústria química inorgânica.
3.2.1 Aspectos Históricos
As origens da indústria química inorgânica (mesmo a indústria química como um 
todo)revolução Industrialque começou por volta de 1760 e durou até algum 
momento entre 1820 e 1840, após o qual a indústria química moderna evoluiu (
Brock, 2000). Nos estágios iniciais da revolução, o ácido sulfúrico (muitas vezes 
chamadoóleo de vitríolonos primeiros dias de seu uso) e carbonato de sódio 
estavam entre os primeiros produtos químicos industriais. O ácido sulfúrico teve 
um papel importante na manipulação de metais, mas a produção desse ácido em 
escala industrial exigiu o desenvolvimento de materiais que resistissem ao 
ataque. Por outro lado, o carbonato de sódio foi obtido na forma anidra como
carbonato de sódiode material vegetal até que as quantidades produzidas não 
pudessem mais atender às necessidades em rápida expansão dos fabricantes de 
vidro, sabão e têxteis. Isso levou a Real Academia de
Química Inorgânica Industrial 119
Sciences de Paris, em 1775, para estabelecer um concurso para a descoberta de 
um processo baseado em uma matéria-prima abundante, cloreto de sódio (NaCl) 
e ao processo Leblanc para a preparação de refrigerante por conversão de sal 
em sulfato seguido de conversão do sulfato ao carbonato usando carvão e giz 
(CaCO3):
2NaCl + H2ENTÃO4!N / D2ENTÃO4+ 2HCl Na2
ENTÃO4+ 2C+CaCO3!N / D2CO3+CaS+ 2CO2
Este processo é frequentemente referenciado ou associado ao início da 
indústria química industrial.
O ácido sulfúrico também era um produto químico essencial para a fabricação de 
corantes, alvejantes e álcalis e a produção do ácido em larga escala exigia o 
desenvolvimento de câmaras revestidas de chumbo que pudessem resistir aos gases 
ácidos (e corrosivos) formados quando o enxofre foi queimado com nitratos:
ENTÃO2+NÃO2+H2OH2ENTÃO4+NÃO
2NÃO+O2!2NÃO2
Esse processo foi aprimorado em meados do século XIX, quando finalmente 
foram introduzidas as torres para reciclar os gases do produto. No entanto, o 
transporte de ácido sulfúrico era perigoso e os fabricantes de álcalis tendiam a 
produzir o ácido no local.
O ácido sulfúrico também foi usado na fabricação desuperfosfatos,que foram 
produzidos como fertilizantes em grande escala em meados do século 19. Naquela 
época, foi encontrada uma solução para os complexos problemas de engenharia que 
dificultavam o uso do processo alternativo para produzir refrigerante:
NH3+H2O+CO2!NH4HCO3
NaCl + NH4HCO3!NaHCO3+NH4Cl
2NaHCO3!N / D2CO3+H2O+CO2
Enquanto isso, o processo Solvay usando uma torre na qual o dióxido de carbono 
reagia eficientemente com sais sólidos entrou em operação. O processo Solvay não 
gerou tantos resíduos e poluição quanto o processo Leblanc e teve vantagens 
adicionais, como as seguintes: (1) As matérias-primas para o processo Solvay - 
salmoura e amônia - estavam prontamente disponíveis, este último a partir de carvão 
fábricas de gás; (2) o processo exigia menos combustível; e (3) matérias-primas 
contendo enxofre ou nitratos não eram necessários.
Um processo inicial usado na fabricação de produtos químicos inorgânicos 
envolvia a conversão catalítica de nitrogênio e hidrogênio em amônia (o 
processo Haber da variante de alta pressão (o processo Haber-Bosch)).
N2+ 3H2!2NH3
120 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
O processo usa um catalisador à base de ferro e ainda é o principal método de 
síntese de amônia usado em uma planta moderna. O processo requer hidrogênio, 
que pode ser produzido a partir de uma variedade de fontes de hidrocarbonetos, e 
nitrogênio, que é fornecido pelo ar. A produção de amônia a partir de gás de síntese 
derivado do carvão (monóxido de carbono mais hidrogênio) é outra opção. No 
entanto, desde a década de 1930, a principal fonte de hidrogênio para a produção de 
amônia. Aproximadamente 2% (v/v) do hidrogênio necessário para o processo Haber 
é obtido da eletrólise da salmoura nas plantas de cloro. O final do século 19 e o início 
do século 20 viram uma explosão tanto na quantidade de produção quanto na 
variedade de produtos químicos fabricados e, como resultado, grandes indústrias 
químicas também tomaram forma na Alemanha e, posteriormente, nos Estados 
Unidos.
Uma configuração de processo típica para produção de amônia envolve o uso de 
gás natural que é misturado com vapor e carregado para um reformador primário, 
onde é passado por um catalisador de níquel. No reformador primário, que opera em 
temperaturas da ordem de 700-815°C (1300–1500°F), a maior parte do gás é 
convertida em hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. O gás que sai 
é misturado com ar e carregado para um reformador secundário operando em 
temperaturas mais altas, 900–925°C (1650-1700°F), onde o gás natural remanescente 
é convertido. O gás que sai do reformador secundário contém nitrogênio, hidrogênio, 
monóxido de carbono e dióxido de carbono. O gás reformado é resfriado em uma 
caldeira de calor residual onde é gerado vapor superaquecido de alta pressão. O gás 
resfriado é então carregado em conversores de deslocamento de alta e baixa 
temperatura contendo diferentes catalisadores para converter o monóxido de 
carbono em dióxido de carbono para obter hidrogênio adicional.
CO+H2O!CO2+H2
A mistura de gases é então carregada para uma instalação de remoção de dióxido de 
carbono. Os métodos mais comumente usados para esta finalidade incluem absorção ou 
lavagem úmida (por exemplo, com carbonato de potássio quente ou metil dietanolamina). 
O gás de saída da planta de recuperação é ainda purificado por meio de metanação e 
secagem. O gás de síntese puro resultante é comprimido e alimentado através de 
trocadores de calor para conversores de amônia contendo catalisadores de óxido de ferro 
(o processo Haber). O fluxo de gás é refrigerado para condensar a amônia e os gases que 
não reagiram são reciclados. O produto resultante é amônia anidra.
3.2.2 A Indústria Moderna
Como base para a fabricação inorgânica de produtos químicos inorgânicos, existem muitas fontes 
diferentes de matérias-primas disponíveis para a produção de produtos químicos inorgânicos.
Química Inorgânica Industrial 121
químicos industriais. Muito poucas dessas matérias-primas estão disponíveis 
naturalmente na forma elementar; o enxofre é uma exceção notável que ocorre em 
depósitos subterrâneos e pode ser trazido à superfície por um processo de 
recuperação in situ envolvendo o uso de ar comprimido após o enxofre ter sido 
fundido por vapor superaquecido. Além disso, quantidades substanciais de enxofre 
são recuperadas do processamento de petróleo bruto e processamento degás 
natural, onde o enxofre ocorre nas matérias-primas de hidrocarbonetos como uma 
impureza e é removido durante os processos de refino de gás e petróleo (Mokhatab et 
al., 2006; Speight, 2007, 2014, 2017a; Kidnay et al., 2011; Bahadori, 2014).
Em termos de outras matérias-primas que ocorrem naturalmente, o ar também é 
uma fonte importante. O ar contém nitrogênio molecular e oxigênio, e esses dois 
gases podem ser separados por liquefação seguida de destilação fracionada; os gases 
inertes, como o argônio, também são separados neste ponto do processo. Sal ou 
salmoura podem ser usados como fontes de cloro e, às vezes, bromo, hidróxido de 
sódio e carbonato de sódio (Na2CO3), enquanto metais como ferro, alumínio, cobre ou 
titânio, bem como fósforo, potássio, cálcio e flúor são obtidos de minérios. Salitre 
(nitrato de potássio, KNO3) já foi uma importante fonte de compostos de nitrogênio, 
mas na moderna indústria química inorgânica, a maioria dos derivados de amônia e 
nitrato são produzidos sinteticamente a partir do gás nitrogênio obtido do ar (acima). 
A recuperação e a reciclagem fornecem quantidades crescentes de algumas matérias-
primas metálicas e, à medida que as preocupações ambientais aumentam, essas 
operações provavelmente se tornarão uma importante fonte de materiais usados na 
fabricação de muitos produtos químicos inorgânicos.
A indústria de produtos químicos inorgânicos agrega valor às matérias-
primas, transformando-as em produtos químicos necessários para a 
fabricação de produtos de consumo. Como geralmente existem vários 
processos diferentes que podem ser utilizados para esse fim, a indústria 
química está associada a uma intensa competição por novos mercados. É 
formado por empresas de diversos portes, incluindo vários gigantes que se 
dedicam à transformação de algumas matérias-primas muito básicas em 
produtos finais e empresas de médio ou pequeno porte que se concentram 
em muito poucas dessas etapas. Quanto mais próximo da matéria-prima, 
maior a escala das operações; tais produtos químicos inorgânicos pesados 
são geralmente fabricados por processos contínuos. No outro extremo em 
termos de escala estão as empresas que fabricam especialidades químicas, 
principalmente em processos descontínuos,
Os produtos químicos básicos representam o ponto de partida para a 
fabricação de produtos químicos industriais inorgânicos. Eles geralmente estão a 
um passo das matérias-primas e são produzidos em grande escala empregando
122 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
processos. O preço unitário desses produtos é relativamente baixo, e produzi-los de 
forma barata e eficiente é uma grande preocupação para as empresas que os 
fabricam. As indústrias de enxofre, nitrogênio, fósforo e cloro-álcalis são as principais 
produtoras de produtos químicos inorgânicos básicos e muitas vezes os vendem para 
outras indústrias, além de usá-los na fabricação de seus próprios produtos finais. Os 
princípios básicos para sua produção e principais usos são indicados aqui para cada 
uma dessas indústrias.
É objetivo desta seção apresentar os principais processos industriais que são 
utilizados na indústria química inorgânica, incluindo os materiais e 
equipamentos utilizados e uma breve descrição dos processos. A seção é 
projetada para aqueles interessados em obter uma compreensão geral da 
indústria. Esta seção não tenta replicar informações de engenharia publicadas 
disponíveis para este setor, mas contém especificamente uma descrição dos 
processos de produção comumente usados, matérias-primas associadas, 
subprodutos produzidos ou liberados e os materiais reciclados ou transferidos 
para fora do local.
3.3 A PRODUÇÃO DE QUÍMICOS INORGÂNICOS
A produção de produtos químicos inorgânicos para uma grande parte (mas não a 
única) concentra-se na produção de uma grande quantidade de produtos inorgânicos, 
como produtos químicos cloro-álcalis, ácido sulfúrico, derivados de sulfato e fertilizantes 
(como potássio, nitrogênio e produtos de fósforo ). As origens da indústria moderna podem 
ser atribuídas à produção de ácido sulfúrico e carbonato de sódio, que desempenharam um 
papel importante no desenvolvimento de processos para produzir os vários produtos 
químicos inorgânicos que estão em uso moderno.
3.3.1 Amônia
A amônia é um composto de nitrogênio e hidrogênio (NH3) e existe como 
um gás incolor com um cheiro pungente característico que ferve a -33,3°C (-
28°F) e congela a partir de cristais brancos a -77,7°C (-107,86°F). hidróxido de 
amônio (NH4OH) para vendas e uso geral é uma solução de amônia em 
água.
NH3+H2O!NH4OH
A concentração de tais soluções é medida em unidades da escala de 
densidade Baum-e, com 26 graus Baum-e aproximadamente 30%, p/p amônia a 
15,5°C (59,9°F)) sendo o produto comercial típico de alta concentração.
Química Inorgânica Industrial 123
Amônia sintética (NH3) refere-se à amônia que foi sintetizada a partir do 
hidrogênio (produzido a partir do gás natural), que foi purificado e reagido 
com nitrogênio para produzir amônia.
N2+ 3H2!2NH3
No processo, a amônia anidra é sintetizada pela reação de hidrogênio com 
nitrogênio em uma proporção molar de 3:1, depois comprimindo o gás e 
resfriando-o a -33°C (-27°F). O nitrogênio é obtido do ar, enquanto o hidrogênio é 
obtido da reforma catalítica a vapor do gás natural (metano) ou da nafta, ou da 
eletrólise da salmoura nas usinas de cloro.
A reforma a vapor do gás natural – muitas vezes chamada de reforma a vapor do 
metano – é o método mais comum de produção de hidrogênio em escala comercial. 
Assim, em altas temperaturas (700-1100°C, 1290–2010°F) e na presença de um 
catalisador à base de metal (como o níquel), o vapor reage com o metano para 
produzir gás de síntese (syngas) - uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio:
CH4+H2OÐCO+ 3H2
Hidrogênio adicional pode ser recuperado por uma reação de deslocamento de gás de 
temperatura mais baixa (na presença de um catalisador de cobre ou ferro) na qual o monóxido de 
carbono é produzido:
CO+H2OÐCO2+H2
Embora representado por essas equações simples, seis etapas do processo são 
necessárias para produzir amônia sintética usando o método de reforma a vapor 
catalítica: (1) dessulfurização de gás natural, (2) reforma a vapor catalítica de gás 
natural, (3) mudança de monóxido de carbono, (4) remoção de dióxido de carbono, (5) 
metanação e (6) síntese de amônia. A primeira, terceira, quarta e quinta etapas 
removem impurezas como enxofre, monóxido de carbono, dióxido de carbono e água 
das correntes de matéria-prima, hidrogênio e gás de síntese.Mokhatab et al., 2006; 
Speight, 2007, 2014, 2017a; Kidnay et al., 2011; Bahadori, 2014). Na segunda etapa, o 
hidrogênio é fabricado e o nitrogênio (como ar) é introduzido neste processo de dois 
estágios.
Na etapa de síntese, o gás de síntese da unidade de metanação é comprimido a 
pressões que variam de 2.000 a 5.000 psi, misturado com gás de síntese reciclado e 
resfriado a 0°C (32°F). A amônia condensada é separada do gás de síntese não 
convertido em um separador de líquido-vapor e enviado para um separador de 
descarga. A síntese não convertida é comprimida e pré-aquecida para
124 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
180°C (356°F) antes de entrar no conversor de síntese, que contém um catalisador de 
óxido de ferro. A amônia do gás de saída é condensada e separada e então enviada 
para o separador de descida. Uma pequena porção do gás de sobrecarga é purgada 
para evitar o acúmulo de gases inertes (como o argônio) no sistema de circulação de 
gás. A amônia no separador de descida é flashed para 14,7 psi a
- 33°C (-27°F) para remover impurezas do líquido. O vapor flash é 
condensado no chiller de descida, onde a amônia anidra é retirada e 
armazenada em baixa temperatura.
Aproximadamente 75% (v/v) da amônia produzida por este processo é 
utilizada como matéria-prima para a indústria de fertilizantes, seja 
diretamente como amônia ou indiretamente após a síntese como uréia (H2
NCONH2),nitrato de amônio (NH4NÃO3) e fosfato monoamônico (NH4H2PO4) 
ou fosfato de diamônio ((NH4)2HPO4). A amônia restante é utilizada como 
matéria-prima na fabricação de resinas poliméricas, explosivos, ácido nítrico 
e outros produtos.
Os poluentes da fabricação de amônia são emitidos pela regeneração do leito de 
dessulfuração, aquecimento do vapor catalítico, regeneração da solução de lavagem 
de dióxido de carbono e remoção de vapor do condensado do processo. Muitas 
plantas de amônia usam carvão ativado fortificado com aditivos de óxido metálico 
para dessulfurar as matérias-primas. Estas camas são regeneradas cerca de uma vez 
por mês. O vapor de regeneração ventilado contém óxidos de enxofre e sulfeto de 
hidrogênio, alguns hidrocarbonetos e monóxido de carbono.
O dióxido de carbono é um subproduto da reação e é removido do gás de 
síntese por lavagem com carbonato de potássio quente ou compostos 
semelhantes. A regeneração desta solução de depuração libera água, amônia, 
monóxido de carbono e compostos voláteis da solução de depuração. A remoção 
do condensado do processo produz vapor, que é liberado para a atmosfera e 
contém amônia, dióxido de carbono e metanol.
As águas residuais da fabricação de amônia e produtos químicos agrícolas 
consistem principalmente em água de lavagem, água de lavagem, purga de caldeira e 
vaporizador ou água de remoção. Estes podem conter fósforo, fluoretos, amônia, 
dióxido de carbono ou ácidos fracos. Muitas dessas águas são tratadas e recicladas 
para o processo. Componentes valiosos (por exemplo, amônia) também podem ser 
recuperados. A lavagem com água dos gases de purga na produção de amônia, por 
exemplo, cria uma solução de água com amônia que pode ser usada em outro 
processo (por exemplo, produção de ureia).
Os resíduos sólidos da produção de amônia, por exemplo, incluem catalisadores usados e 
quaisquer outros aditivos que são removidos e enviados para fora do local para remoção de 
metais preciosos valiosos. O enxofre pode ser recuperado em plantas que usam oxidação parcial.
Química Inorgânica Industrial 125
3.3.2 Nitrato de Amônio
O nitrato de amônio é o sal nitrato do cátion amônio (NH4NÃO3, às vezes escrito como 
N2H4O3) que é um sólido cristalino branco e é altamente solúvel em água. É 
predominantemente usado na agricultura como fertilizante com alto teor de 
nitrogênio e também é usado como componente de misturas explosivas em 
mineração, pedreiras e construção civil.
Nitrato de amônio (NH4NÃO3) é produzido pela neutralização do ácido nítrico 
(HNO3) com amônia (NH3). Todas as plantas de nitrato de amônio produzem uma 
solução aquosa de nitrato de amônio através da reação de amônia e ácido nítrico 
em um neutralizador de acordo com a seguinte equação:
NH3+HNO3!NH4NÃO3
O processo envolve várias operações de processo unitário, incluindo (1) formação e 
concentração de solução, (2) formação de sólidos, (3) acabamento, (4) peneiramento e 
revestimento e (5) ensacamento do produto e/ou transporte a granel. Em alguns casos, as 
soluções podem ser misturadas para comercialização como fertilizantes líquidos. O número 
de etapas operacionais empregadas depende da especificação do produto. Por exemplo, 
plantas que produzem soluções de nitrato de amônio sozinhas usam apenas as operações 
de formação de solução, mistura de solução e transporte a granel. As plantas que 
produzem um produto sólido de nitrato de amônio podem empregar todas as operações. 
Aproximadamente 15%–20% (v/v) do nitrato de amônio preparado dessa maneira é usado 
para explosivos e o restante para fertilizantes.
Aditivos como nitrato de magnésio ou óxido de magnésio podem ser introduzidos na 
massa fundida antes da solidificação para aumentar a temperatura de transição cristalina, 
agir como um dessecante (remoção de água) ou diminuir a temperatura de solidificação. Os 
produtos às vezes são revestidos com argilas ou terra de diatomáceas para evitar a 
aglomeração durante o armazenamento e o transporte, embora os aditivos possam 
eliminar a necessidade de revestimentos. Os produtos sólidos finais são peneirados e 
calibrados, e as partículas fora do tamanho são dissolvidas e recicladas através do processo.
O nitrato de amônio é comercializado em várias formas, dependendo de seu uso. Por 
exemplo, nitrato de amônio líquido pode ser vendido como fertilizante, geralmente em 
combinação com uréia ou o nitrato de amônio líquido pode ser concentrado para formar 
um nitrato de amônio.fundiçãopara uso em processos de formação de sólidos. O nitrato de 
amônio sólido pode ser produzido na forma de esferas, grãos, grânulos ou cristais. Prills de 
nitrato de amônio podem ser produzidos na forma de alta ou baixa densidade, dependendo 
da concentração do fundido. Prills, grânulos e cristais de alta densidade são usados como 
fertilizantes, enquanto grãos de nitrato de amônio são usados apenas em explosivos, e 
prills de baixa densidade que são pequenos agregados ou glóbulos do material - na maioria 
das vezes um material seco.
126 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
esfera - formada a partir de um líquido derretido. O termoprilltambém é usado 
na fabricação para se referir a um produto que foi peletizado.
A fabricação de nitrato de amônio produz partículas, amônia e emissões de 
ácido nítrico. As emissões de amônia e ácido nítrico ocorrem principalmente 
quando eles formam soluções (neutralizadores e concentradores) e quando são 
usados em granuladores. O material particulado é a maior fonte e é emitido ao 
longo do processo durante a formação de sólidos. Torres de Prill e granuladores 
são as maiores fontes de partículas. Microprills podem formar e obstruir orifícios, 
aumentando a carga e as emissões de poeira fina.
As emissões ocorrem a partir de operações de peneiramento pelo choque de sólidos de 
nitrato de amônio uns contra os outros e as telas. A maioria dessas operações de triagem são 
fechadas ou possuem coberturas parciais para reduzir as emissões. O revestimento de produtos 
também pode criar algumas emissões de partículas durante a mistura nos tambores rotativos. 
Essa poeira geralmente é capturada e reciclada para armazenamento de revestimento. Outra 
fonte de poeira é o ensacamento e o carregamento a granel, principalmente durante o 
enchimento final, quando o ar carregado de poeira é deslocado dos sacos.
As plantas produtoras de ácido nítrico e nitrato de amônio produzem águas 
residuais contendo esses compostos e amônia. As águas residuais contendo amônia e 
ácido nítrico devem ser neutralizadas para produzir nitrato de amônio.
3.3.3 Fosfato de Amônio
O fosfato de amônio é o sal de amônia e ácido fosfórico ((NH4)3PO
4), que é difícil de produzir devido à instabilidade inerente:
ðNH4º3PO4!ðNH4º2HPO4+NH3
Em contraste com a natureza instável do sal de triamônio, o fosfato de 
diamônio ((NH4)2HPO4) é um material valioso que encontra grande uso na 
indústria de fertilizantes (Schro€dter et al., 2008).
A indústria de fertilizantes fosfatados é dividida em três segmentos: (i) 
ácido fosfórico e ácido superfosfórico, (ii) superfosfato normal e 
superfosfato triplo e (iii) fosfato de amônio granular. O foco desta subseção 
é sobre superfosfato normal, superfosfato triplo e fosfato de amônio.
superfosfato normal (superfosfato normal) refere-se ao material fertilizante 
contendo 15%-21% (p/p) de fósforo como pentóxido de fósforo (P2O5). Por 
definição adicional, o superfosfato contém uma grande porcentagem de 
fosfato, mas, por definição, o superfosfato normal não contém mais de 22% 
(p/p) de pentóxido de fósforo disponível.
Química Inorgânica Industrial 127
Fosfato de amônio (NH4H2PO4) é produzido pela reação do ácido 
fosfórico (H3PO4) com amônia anidra (NH3):
NH3+H3PO4!NH4H2PO4
Por outro lado, os superfosfatos amonizados são produzidos pela adição 
de superfosfato normal ou superfosfato triplo à mistura. A produção de 
fosfato de amônio líquido e superfosfatos amonizados em plantas de 
mistura de fertilizantes é consideradaum processo separado.
Os superfosfatos normais são preparados pela reação de rocha fosfática moída 
com 65%–75% de ácido sulfúrico; um fator importante na produção de derivados 
normais de superfosfato é a quantidade de ferro e alumínio na rocha fosfática. 
Alumínio (como óxido de alumínio ou alumina, Al2O3) e ferro (como óxido férrico, Fe2O
3) quantidades superiores a 5% (p/p) conferem uma extrema viscosidade ao 
superfosfato, o que torna o superfosfato difícil de manusear. Os dois tipos gerais de 
ácido sulfúrico usados na fabricação de superfosfato são o ácido não utilizado 
(muitas vezes referido como ácido virgem) e o ácido gasto. O ácido virgem é 
produzido a partir de enxofre elementar, piritas e gases industriais e é relativamente 
puro, enquanto o ácido gasto é um resíduo reciclado de várias indústrias que utilizam 
grandes quantidades de ácido sulfúrico. Os problemas encontrados com o uso de 
ácido gasto incluem cor incomum, odor desconhecido e toxicidade.
No processo, a rocha fosfática moída e o ácido são misturados em um recipiente de 
reação, mantidos em uma área fechada por aproximadamente 30 minutos até que a reação 
seja parcialmente concluída e, em seguida, transferidos, usando um transportador fechado 
conhecido comoa toca,para uma pilha de armazenamento para cura (a conclusão da 
reação). Após a cura, o produto é mais frequentemente usado como aditivo de alto teor de 
fosfato para a produção de fertilizantes granulares. Também pode ser granulado para 
venda como superfosfato granulado ou fertilizante misto granulado.
Para produzir superfosfato normal granulado, o superfosfato curado é alimentado 
através de um triturador de torrões (quebrador de torrões e triturador de torrões) e 
enviado para um granulador de tambor rotativo onde vapor, água e ácido podem ser 
adicionados para auxiliar no processo de granulação. Os granuladores de tambor rotativo 
são cilindros rotativos de extremidade aberta e ligeiramente inclinados com um cortador 
montado no interior. Um leito de material seco é mantido na unidade, enquanto a lama é 
introduzida por meio de tubos sob o leito. O produto é então processado através de um 
granulador de tambor rotativo, um secador rotativo, um resfriador rotativo, e então é 
peneirado de acordo com as especificações e, finalmente, armazenado em forma de saco 
ou a granel antes de ser vendido. Dois processos têm sido usados para produzir 
superfosfato triplo: superfosfato triplo run-of-the-pile (ROP-TSP) e granular (GTSP).
128 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
O material ROP-TSP é produzido de maneira semelhante ao 
superfosfato normal e aparece como um produto pulverizado de 
tamanho de partícula variável produzido. No processo, ácido fosfórico 
de processo úmido (pentóxido de fósforo de 50% a 55% (p/p)) é reagido 
com rocha de fosfato moída em um misturador de cone, após o qual a 
pasta resultante começa a se solidificar em um transportador de 
movimento lento a caminho de a área de cura. No ponto de descarga da 
cova, o material passa por um cortador mecânico rotativo que quebra a 
massa sólida. O produto ROP-TSP grosso é enviado para uma pilha de 
armazenamento e curado por 3 a 5 semanas. O produto é então 
extraído da pilha de armazenamento para ser triturado, peneirado e 
enviado a granel. O superfosfato triplo granular produz partículas 
maiores e mais uniformes com propriedades aprimoradas de 
armazenamento e manuseio.
As principais emissões da fabricação de ácido fosfórico por processo úmido 
são compostas de fluoretos gasosos na forma de tetrafluoreto de silício (SiF4) e 
fluoreto de hidrogênio (HF). A fonte de fluoretos é a rocha fosfática, que contém 
de 3,5% a 4,0% (p/p) de flúor. O flúor é geralmente precipitado com gesso, 
lixiviado com produto de ácido fosfórico ou vaporizado no reator ou evaporador. 
O reator onde a rocha fosfática entra em contato com o ácido sulfúrico é a 
principal fonte de emissões. O resfriamento a vácuo da lama do reator 
minimizará essas emissões à medida que o sistema for fechado. Durante a 
concentração de ácido, 20% a 40% do flúor na rocha pode vaporizar.
Depuradores (venturi, ciclone úmido e fluxo semicruzado) são usados para controlar 
as emissões de flúor. O flúor lixiviado pode se depositar em lagoas de decantação e, se a 
água ficar saturada, será emitida para o ar como gás flúor. O processamento térmico ou em 
forno de ácido fosfórico resulta em névoa de ácido fosfórico, que está contida na corrente 
de gás que sai do hidratante. Uma grande quantidade de produto de pentóxido de fósforo 
pode estar presente como partículas líquidas de ácido fosfórico suspensas na corrente de 
gás, então a maioria das plantas tenta controlar essa perda. Os equipamentos de controle 
incluem lavadores venturi, separadores ciclônicos com eliminadores de névoa de malha de 
arame, eliminadores de névoa de fibra, contatores de malha de arame de alta energia e 
precipitadores eletrostáticos.
A fabricação normal de superfosfato produz emissões de fluoretos gasosos 
na forma de tetrafluoreto de silício (SiF4) e fluoreto de hidrogênio (HF). Partículas 
compostas de material de flúor e fosfato também são emitidas. As fontes 
incluem descarga e alimentação de rochas, operações de mistura, 
armazenamento e manuseio de fertilizantes.
Química Inorgânica Industrial 129
As fontes de emissões para a fabricação de superfosfatos triplos incluem o reator, 
granulador, secador, telas, resfriador, moinhos e transportadores de transferência. Partículas 
podem ser emitidas durante o descarregamento, moagem, armazenamento e transferência de 
rocha fosfática moída. Baghouses, purificadores ou separadores ciclônicos são usados para 
controlar as emissões.
3.3.4 Sulfato de Amônio
Sulfato de amônio ((NH4)2ENTÃO4) é um sal inorgânico com vários usos comerciais. O 
uso mais comum é como fertilizante do solo, pois o produto químico contém 21% (p/
p) de nitrogênio e 24% (p/p) de enxofre. O produto químico também tem sido usado 
em produtos químicos retardadores de chama porque, como retardante de chama, 
aumenta a temperatura de combustão do material, diminui as taxas máximas de 
perda de peso e causa um aumento na produção de resíduo ou carvão. O sulfato de 
amônio tem sido usado como conservante de madeira, mas devido à sua natureza 
higroscópica, esse uso foi amplamente descontinuado devido a problemas associados 
à corrosão do fixador de metal, instabilidade dimensional e falhas de acabamento.
O sulfato de amônio é produzido por três processos diferentes: (1) fabricação 
sintética a partir de amônia pura e ácido sulfúrico concentrado, (2) como 
subproduto de coqueria, (3) depuração de amônia do gás residual em ácido 
sulfúrico (H2ENTÃO4) plantas, e (4) como um subproduto da caprolactama ((CH2)5
COHN) produção,
Normalmente, o sulfato de amônio é produzido pela combinação de amônia 
anidra e ácido sulfúrico:
2NH3+H2ENTÃO4!ðNH4º2ENTÃO4
No processo, uma mistura de gás de amônia e vapor de água é introduzida 
em um reator que contém uma solução saturada de sulfato de amônio e cerca 
de 2% a 4% (v/v) de ácido sulfúrico livre a 60°C (140°F); o calor da reação mantém 
a temperatura desejada. Ácido sulfúrico concentrado é adicionado para manter a 
solução ácida e reter seu nível de ácido livre. Sulfato de amônio em pó seco pode 
ser formado por pulverização de ácido sulfúrico em uma câmara de reação 
preenchida com gás de amônia. O calor da reação evapora toda a água presente 
no sistema com a formação resultante de um sal pulverulento seco.
Os cristais de sulfato de amônio são formados circulando a solução 
através de um evaporador onde ela engrossa. Uma centrífuga separa os 
cristais do licor mãe. Os cristais contêm 1%–2,5% de umidade e são
130 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
seco em leito fluidizado ou secador de tambor rotativo. Os gases de exaustão do secador são enviados 
para um sistema de coleta de partículas (por exemplo, lavador úmido) para controlar as emissões e 
recuperaro produto residual. Os grânulos grossos e finos são separados por peneiramento antes de 
serem armazenados ou enviados.
O sulfato de amônio também é fabricado a partir de gesso (CaSO4-2H2O). Neste 
processo, o gesso finamente dividido é adicionado a uma solução de carbonato de 
amônio fazendo com que o carbonato de cálcio precipite como um sólido, deixando 
sulfato de amônio na solução:
ðNH4º2CO3+CaSO4!ðNH4º2ENTÃO4+CaCO3
Após a formação da solução de sulfato de amônio, as operações de 
fabricação de cada processo são semelhantes. Os cristais de sulfato de amônio 
são formados pela circulação do licor de sulfato de amônio através de um 
evaporador. A evaporação da água engrossa a solução e os cristais de sulfato de 
amônio são separados do licor em uma centrífuga.
O sulfato de amônio também ocorre naturalmente como o raro mineral 
mascagnite em fumarolas vulcânicas e devido a incêndios de carvão em alguns lixões. 
Uma fumarola (ou fumarola;buraco de fumaça) é uma abertura na crosta da Terra e é 
frequentemente encontrado em áreas ao redor de vulcões, que emite vapor (forma-se 
quando a água superaquecida vaporiza à medida que sua pressão cai quando emerge 
do solo) e gases como dióxido de carbono, dióxido de enxofre , e sulfureto de 
hidrogénio.
O sulfato de amônio particulado é a emissão atmosférica que ocorre em maior 
quantidade na fabricação deste fertilizante. A exaustão do secador é a fonte primária das 
partículas, e as taxas de emissão dependem da velocidade do gás e da distribuição do 
tamanho das partículas. As taxas de partículas são mais altas para secadores de leito 
fluidizado do que para o tipo de secador de tambor rotativo. A maioria das plantas usa 
mangas para controlar partículas de sulfato de amônio, embora venturi e lavadores úmidos 
centrífugos sejam mais adequados para esse fim.
Algumas emissões de carbono volátil podem estar presentes em plantas de 
caprolactama onde o sulfato de amônio é produzido como subproduto.
3.3.5 Purificação de salmoura
Por definição, salmoura é uma solução de sal (geralmente cloreto de sódio, NaCl) em 
água com propriedades variadas, dependendo da concentração do cloreto de sódio (
Tabela 3.3). Em diferentes contextos, salmoura pode se referir a soluções salinas que 
variam de cerca de 3,5% (p/p) (uma concentração típica de água do mar ou a 
extremidade inferior de soluções usadas para conservar alimentos) até
Química Inorgânica Industrial 131
Tabela 3.3Propriedades das soluções de salmoura (cloreto de sódio em água) % de 
NaCl
(c/p)
Congelando
Apontar (°C)
Densidade
(g/cm3)
Índice de refração
em 589nm
Viscosidade
(CP)
0
0,5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
22
0
- 0,3
- 0,59
- 1,19
- 1,79
- 2,41
- 3,05
- 3,7
- 4,38
- 5,08
- 5,81
- 6,56
- 8,18
- 9,94
- 11,89
- 14.04
- 16,46
- 19.18
0,99984
1,0018
1,0053
1,0125
1,0196
1,0268
1.034
1,0413
1,0486
1,0559
1,0633
1,0707
1,0857
1.1008
1,1162
1,1319
1,1478
1.164
1.333
1,3339
1,3347
1,3365
1,3383
1,34
1,3418
1,3435
1,3453
1.347
1,3488
1,3505
1,3541
1,3576
1,3612
1,3648
1,3684
1,3721
1,002
1.011
1,02
1.036
1.052
1.068
1,085
1.104
1.124
1.145
1.168
1.193
1,25
1.317
1.388
1.463
1,557
1,676
cerca de 26% (p/p) (uma solução saturada típica, dependendo da temperatura). 
Outros níveis de concentração (o grau de salinidade da água) são chamados por 
nomes diferentes:
Água doce: <0,05% (p/p) de sais dissolvidos Água 
salobra: 0,05%–3,0% (p/p) de sais dissolvidos Água 
salgada: 3%–5% (p/p) de sais dissolvidos Salmoura: 
>5% (p /w) sais dissolvidos
Não só a salmoura é considerada como ferramenta para suporte de pressão no 
reservatório, mas também as propriedades químicas da salmoura também foram 
levadas em consideração, e o uso da salmoura também provou ser um ativo como 
material de partida na indústria de produtos químicos inorgânicos. Além disso, o 
conhecimento das propriedades da salmoura é importante no desenvolvimento e 
projeto de sistemas de dessalinização. A literatura contém muitos dados para as 
propriedades da água do mar, mas apenas algumas fontes fornecem cobertura 
completa para essas propriedades (Riley e Skirrow, 1975; Fabuss, 1980; El-Dessouky e 
Ettouney, 2002; Sharqawya et al., 2010).
A salmoura desempenha um papel importante nas indústrias de hidrogênio e 
cloro; aproximadamente 4% do gás hidrogênio produzido no mundo é criado por 
eletrólise, e a maior parte desse hidrogênio produzido por eletrólise é um lado
132 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
produto (juntamente com hidróxido de sódio (soda cáustica, NaOH)) na 
produção de cloro:
2NaClðaqÞ+2H2Oðeuº!2NaOHðaqÞ+H2ðgÞ+Cl2ðgº
Antes da introdução de salmoura nas células eletrolíticas, as soluções de salmoura 
são normalmente tratadas com vários produtos químicos para remover as impurezas 
antes da entrada nas células eletrolíticas. No caso de sistemas de células de 
membrana, a salmoura é primeiro acidificada com HCl para remover o cloro 
dissolvido, após o que hidróxido de sódio (NaOH) e carbonato de sódio (Na2CO3) são 
adicionados para precipitar íons de cálcio e magnésio como carbonato de cálcio e 
hidróxido de magnésio. Carbonato de bário (BaCO3) é então adicionado para remover 
sulfatos que precipitam como sulfato de bário (BaSO4). Os precipitantes são 
removidos da solução de salmoura por sedimentação e filtração.
As impurezas consistem principalmente em cálcio, magnésio, bário, ferro, 
alumínio, derivados de sulfato e metais traço que podem reduzir significativamente a 
eficiência de qualquer processo final. Assim, a necessária remoção de impurezas é 
responsável por uma parcela significativa dos custos globais da produção de cloro-
álcalis, especialmente no processo de membrana. Além das impurezas naturais 
dissolvidas, o cloro deve ser removido das soluções de salmoura recicladas usadas 
nos processos de mercúrio e membrana. O gás cloro dissolvido que entra na câmara 
do ânodo na solução de salmoura reagirá com os íons hidróxido formados no cátodo 
para formar clorato, o que reduz o rendimento do produto. Além disso, o gás cloro na 
solução de salmoura causará corrosão de tubos, bombas e recipientes durante o 
processamento posterior da salmoura.
Em uma planta de cloro típica, o ácido clorídrico é adicionado à solução de 
salmoura deixando as células para liberar o gás cloro. Um vácuo é aplicado à solução 
para coletar o gás cloro para tratamento posterior. Para reduzir ainda mais os níveis 
de cloro, sulfito de sódio (Na2ENTÃO3) ou outro agente redutor é adicionado para 
remover os vestígios finais de cloro, após o que a salmoura desclorada é então 
ressaturada com sal sólido antes do tratamento adicional para remover as impurezas.
A solução de salmoura é normalmente aquecida antes do tratamento para 
melhorar os tempos de reação e a precipitação de impurezas. Impurezas de 
carbonato de cálcio são precipitadas através de tratamento com carbonato de 
sódio; magnésio, ferro e alumínio são precipitados através do tratamento com 
hidróxido de sódio; e os sulfatos são precipitados pela adição de cloreto de cálcio 
ou carbonato de bário. A maioria dos metais traço também são precipitados 
através desses processos. Às vezes, os floculantes são adicionados ao clareador
Química Inorgânica Industrial 133
equipamentos para melhorar o assentamento. O lodo gerado neste processo é 
lavado para recuperar o cloreto de sódio incorporado. Após as etapas de 
clarificação, a solução de salmoura é normalmente passada por filtros de areia 
seguidos por filtros de polimento. A salmoura que passa por essas etapas 
conterá menos de 4 ppm de cálcio e 0,5 ppm de magnésio, que é purificação 
suficiente para os processos de diafragma e células de mercúrio.
Os processos de preparação de salmoura e evaporação cáustica liberam emissões 
através da combustão de combustíveis em aquecedores de processo e em caldeiras que 
produzem vapor de processo. Ao operar em condições ideais e queimando combustíveis 
mais limpos (por exemplo, gás natural e gás de refinaria), essas unidades de aquecimento 
criam emissões relativamentebaixas de SOx, NÃOx, CO, partículas e emissões de 
hidrocarbonetos voláteis.
A água de lavagem de troca iônica de processos de células de membrana 
geralmente contém ácido clorídrico diluído com pequenas quantidades de cálcio, 
magnésio e cloreto de alumínio dissolvidos. Este efluente é geralmente tratado junto 
com outros efluentes ácidos por neutralização. Os fluxos de águas residuais são 
gerados a partir de células de mercúrio durante o processo de secagem do cloro, 
purga de salmoura e de outras fontes. O mercúrio está presente na purga de 
salmoura e em outras fontes (cavidades de piso e água de lavagem das células) em 
pequenas quantidades. Este mercúrio está geralmente presente em concentrações 
que variam de 0 a 20 ppm, e é precipitado usando hidrossulfeto de sódio (NaSH) para 
formar sulfeto de mercúrio (HgS). O sulfureto de mercúrio é removido da fase aquosa 
por passagem através de um filtro antes de a água ser descarregada.
A purificação da salmoura resulta em lama de salmoura, um dos maiores 
fluxos de resíduos da indústria de cloro-álcalis. Cerca de 30 kg de lama de 
salmoura são gerados para cada 1.000 kg de cloro produzido, mas isso varia 
de acordo com a pureza do sal usado para produzir a salmoura. Os sais pré-
purificados, por exemplo, gerarão apenas cerca de 0,7 a 6,0 kg por 1.000 kg 
de cloro produzido. A lama de salmoura contém uma variedade de 
compostos, normalmente hidróxido de magnésio e carbonato de cálcio 
formados durante a adição de compostos para purificar a salmoura. O lodo 
ou lama de salmoura contendo essas impurezas deve ser descartado em um 
aterro. Se um processo de mercúrio estiver sendo usado, a lama de 
salmoura pode conter níveis residuais de mercúrio. Nesse caso, o lodo é 
tratado com sulfeto de sódio para criar sulfeto de mercúrio, um composto 
insolúvel.
As lamas de salmoura de células de mercúrio também podem conter mercúrio na 
forma elementar ou como cloreto de mercúrio. Essas lamas são consideradas perigosas e 
devem ser descartadas em aterro RCRA Subtítulo C após tratamento com sulfeto de sódio,
134 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
que cria um composto de sulfeto insolúvel. Outras lamas de salmoura são segregadas e 
armazenadas em lagoas, que são periodicamente dragadas ou drenadas e cobertas, e os 
resíduos geralmente são depositados fora do local (sujeito às regulamentações ambientais 
locais). O processamento de gás hidrogênio a partir de células de mercúrio também cria 
resíduos perigosos. Neste processo, pequenas quantidades de mercúrio presentes no gás 
hidrogênio são extraídas pelo resfriamento do gás. Uma grande parte do mercúrio 
condensado é removida dessa maneira e retorna à célula eletrolítica. Algumas instalações 
usam tratamento com carvão ativado para purificar ainda mais o hidrogênio do mercúrio, e 
o carvão usado é enviado para fora do local para descarte como resíduo perigoso.
3.3.6 Processamento de Soda Cáustica
A soda cáustica (NaOH, mais formalmente conhecida como hidróxido de sódio e menos 
formalmente conhecida como soda cáustica) é um sólido branco e está disponível em 
pellets, flocos, grânulos e como soluções preparadas em diferentes concentrações. O 
hidróxido de sódio forma uma solução saturada de aproximadamente 50% (p/p) com água. 
Também é solúvel em etanol (álcool etílico, C2H5OH) e metanol (álcool metílico, CH3OH). A 
soda cáustica é deliquescente e absorve facilmente a umidade e o dióxido de carbono 
quando armazenada desprotegida no ar.
A solução de soda cáustica gerada a partir de processos cloro-álcalis é 
tipicamente processada para remover impurezas e, no caso dos processos de 
diafragma e membrana, é concentrada em uma solução à base de água a 50% 
ou 73% (v/v) ou em solução cáustica anidra soda. O vapor de água dos 
evaporadores é condensado em condensadores barométricos e, no caso do 
processo de diafragma, conterá principalmente cerca de 15% (v/v) de solução de 
soda cáustica e altas concentrações de sal.
Se o sulfato de sódio não for removido durante o processo de purificação da salmoura, 
o sal recuperado dos evaporadores é frequentemente recristalizado para evitar o acúmulo 
de sulfato na salmoura. Se o sal for recristalizado, a água residual do processamento de 
hidróxido de sódio também conterá sulfato de sódio. Níveis significativos de cobre também 
podem estar presentes nas águas residuais devido à corrosão de tubulações e outros 
equipamentos. A água residual do processo de membrana contém solução de soda cáustica 
e praticamente nenhum sal ou sulfato de sódio. As águas residuais de processamento de 
soda cáustica são tipicamente neutralizadas com ácido clorídrico, enviadas para uma lagoa 
e, em seguida, descarregadas diretamente em uma água receptora ou em um terreno 
descartado. A soda cáustica gerada a partir do processo de mercúrio requer apenas 
filtração para remover gotículas de mercúrio que normalmente são recuperadas para 
reutilização.
Química Inorgânica Industrial 135
A evaporação cáustica, onde a solução de hidróxido de sódio é concentrada para 
uma solução de 50% ou 70%, evapora cerca de 5 toneladas de água por tonelada de 
soda cáustica 50% produzida. O vapor de água dos evaporadores é condensado e, no 
caso do processo de diafragma, conterá cerca de 15% de solução de soda cáustica e 
um teor de sal relativamente alto de 15% a 17%. Se o sulfato de sódio não for 
removido durante o processo de purificação da salmoura, o sal recuperado dos 
evaporadores pode ser recristalizado para evitar o acúmulo de sulfato na salmoura. 
Se o sal for recristalizado, a água residual pode conter sulfato de sódio.
 
3.3.7 Químicos Cloro-Alcalinos
O termo produtos químicos cloro-álcalis refere-se aos dois produtos 
químicos (cloro e um álcali) que são produzidos simultaneamente como 
resultado da eletrólise de uma água salgada. Os produtos químicos cloro-
álcalis mais comuns são o cloro e o hidróxido de sódio (soda cáustica), mas 
podem incluir o hidróxido de potássio e o clorídrico. Assim, a indústria 
química de cloro-álcalis é uma indústria de matéria-prima básica que produz 
soda cáustica, cloro e hidrogênio a partir de sal e eletricidade. As indústrias 
produtoras de carbonato de sódio (ou carbonato de sódio) e seus derivados 
e compostos à base de óxido de cálcio (ou cal) são geralmente incluídas 
nesta categoria. Como tanto o hidróxido de sódio quanto o cloro têm uma 
matéria-prima comum, o cloreto de sódio, eles são produzidos em 
quantidades que refletem sua mesma proporção molar, 
independentemente do mercado de cada produto.
2NaCl + 2H2O!2NaOH+ 2HCl
A maioria dos processos é baseada na eletrólise de uma solução de cloreto de sódio, 
mas algumas plantas operam com o sal fundido. Três tipos diferentes de células são usados 
na eletrólise em água: células de mercúrio, células de diafragma e células de membrana. As 
células de membrana estão substituindo os outros dois tipos em unidades modernas, mas 
pode não ser economicamente viável converter plantas mais antigas
A indústria de cloro-álcalis produz principalmente cloro, soda cáustica (hidróxido 
de sódio), carbonato de sódio (carbonato de sódio), bicarbonato de sódio, hidróxido 
de potássio e carbonato de potássio. Cloro e soda cáustica são coprodutos produzidos 
em quantidades aproximadamente iguais principalmente através da eletrólise do sal 
(salmoura). Grande parte da produção doméstica de cloro é usada na fabricação de 
produtos químicos orgânicos, incluindo: monômero de cloreto de vinil (CH2]CHCl), 
dicloreto de etileno (CH2ClCH2Cl), glicerina
136 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
 
(CH2OHCHOHCH2OH), glicol (CH2OHCH2OH), solventes clorados e derivados de 
metano clorados (CHxCly, Ondex+y¼4). Outros usos importantes são o 
tratamento de desinfecção da água e a produção de hipoclorito (dderivados de 
OCl). Os principais usos da soda cáustica são em processos industriais, 
neutralização e depuração de gases; como catalisador; e na produção de 
alumina, óxido de propileno,resina de policarbonato, epóxis, fibras sintéticas, 
sabões, detergentes, raiom e celofane. A indústria de celulose e papel utiliza 
soda cáustica para polpação de cavacos de madeira e outros processos. A soda 
cáustica também é utilizada na produção de sabões e produtos de limpeza, e na 
indústria de extração de petróleo e gás natural como fluido de perfuração.
Como tanto o hidróxido de sódio quanto o cloro têm uma matéria-prima comum 
(cloreto de sódio), eles são produzidos em quantidades que refletem sua mesma 
proporção molar, independentemente do mercado de cada produto. Como são 
produzidos por eletrólise, requerem uma fonte barata de salmoura e eletricidade:
2NaCl + 2H2O!2NaOH+Cl2+H2
A maioria dos processos é baseada na eletrólise de uma solução de cloreto de sódio, 
mas algumas plantas operam com o sal fundido. Três tipos diferentes de células são usados 
na eletrólise em água: (1) uma célula de mercúrio, (2) uma célula de diafragma e (3) uma 
célula de membrana. Tem havido uma tendência de usar células de membrana em 
unidades de processo modernas no lugar da célula de mercúrio e da célula de diafragma, o 
que pode não ser economicamente viável em plantas mais antigas.
O hidróxido de sódio e o carbonato de sódio são fontes alternativas de 
álcalis, e seu uso tem acompanhado a disponibilidade de matéria-prima e a 
eficiência dos processos desenvolvidos para sua produção. Ambas as matérias-
primas requerem cloreto de sódio e energia, e se o calcário (CaCO3) também 
estão disponíveis, o carbonato de sódio pode ser produzido pelo processo 
Solvay. O calcário também pode ser usado para produzir óxido de cálcio (cal viva, 
CaO) e hidróxido de cálcio (cal apagada, Ca(OH)2). O óxido de cálcio também 
pode ser obtido aquecendo o calcário a 1200-1500°C (2190-2732°F) o calcário, 
enquanto o hidróxido de cálcio, mais fácil de manusear, é obtido pela adição de 
água ao óxido de cálcio:
CaCO3!CaO+CO2
CaO+H2O!CaðOHº2
O principal uso do óxido de cálcio é na siderurgia, e também é usado para a 
fabricação de produtos químicos, unidades de tratamento de água e poluição
Química Inorgânica Industrial 137
ao controle. No processo Solvay, carbonato de cálcio e cloreto de sódio são 
usados para produzir cloreto de cálcio e carbonato de sódio com amônia 
(que é reciclada) como um meio para dissolver e carbonatar o cloreto de 
sódio e o hidróxido de cálcio para precipitar o cloreto de cálcio da solução.
O processo Solvay resulta na produção de carbonato de sódio (carbonato de 
sódio, Na2CO3) de salmoura (como fonte de cloreto de sódio, NaCl) e de calcário 
(como fonte de carbonato de cálcio, CaCO3):
2NaCl + CaCO3!N / D2CO3+CaCl2
Na primeira etapa do processo, o dióxido de carbono (CO2) é passado através 
de uma solução aquosa concentrada de cloreto de sódio (NaCl) e amônia (NH3):
NaCl + CO2+NH3+H2O!NaHCO3+NH4Cl
A reação é realizada passando salmoura concentrada (água salgada) 
através de duas torres: (1) Na primeira torre, a amônia borbulha através da 
salmoura e é absorvida por ela, enquanto (2), na segunda torre, borbulha 
dióxido de carbono através da salmoura amonizada e bicarbonato de sódio 
(bicarbonato de sódio, NaHCO3) precipita da solução; em uma solução 
básica, o bicarbonato de sódio é menos solúvel em água do que o cloreto de 
sódio. A amônia (NH3) tampona a solução em um pH básico (> 7,0), mas sem 
a amônia, um subproduto de ácido clorídrico tornaria a solução ácida e 
interferiria (interromperia) a precipitação.
A amônia para a reação é recuperada em uma etapa posterior e, 
relativamente, pouca amônia é consumida. O dióxido de carbono necessário 
para a reação é produzido pelo aquecimento (calcinação) do calcário a 950-1100°
C (1740-2010°F).
Resumidamente, a calcinação (também chamada deassar, queimar,ou
queima)é o processo de submeter uma substância à ação do calor, mas sem 
fusão, com a finalidade de causar alguma alteração em sua constituição física ou 
química. O objetivo do processo é (i) expulsar a água, presente como umidade 
absorvida, como água de cristalização ou como água de constituição; (ii) expulsar 
dióxido de carbono, dióxido de enxofre ou outros constituintes voláteis; e (iii) 
oxidar uma parte ou a totalidade da substância. O processo é realizado em 
fornos, retortas ou fornos, e muitas vezes o material é raspado ou agitado, 
durante o processo, para garantir a uniformidade do produto.
138 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
Na alta temperatura do processo de calcinação, o carbonato de cálcio 
(CaCO3) no calcário é parcialmente convertido em cal viva (óxido de cálcio, 
CaO) e dióxido de carbono:
CaCO3!CO2+CaO
O bicarbonato de sódio (NaHCO3) que precipita na reação é 
filtrado do cloreto de amônio quente (NH4Cl) e a solução é então 
reagida com a cal viva (óxido de cálcio, CaO) que sobrou do 
aquecimento do calcário:
2NH4Cl + CaO!2NH3+CaCl2+H2O
O óxido de cálcio produziu uma solução aquosa fortemente base e a amônia 
desta reação é reciclada de volta para a solução de salmoura inicial da reação.
O bicarbonato de sódio (NaHCO3) precipitado é então convertido no 
produto final, carbonato de sódio (soda de lavagem, Na2CO3), aquecendo a 
160-230°C (320-610°F), que também produz água e dióxido de carbono:
2NaHCO3!N / D2CO3+H2O+CO2
O dióxido de carbono da etapa é recuperado para reutilização.
O hidróxido de sódio tem muitos usos diferentes na indústria química. 
Quantidades consideráveis são usadas na fabricação de papel e para fazer 
hipoclorito de sódio para uso em desinfetantes e alvejantes. O cloro também 
é usado para produzir cloreto de vinila, o material de partida para a 
fabricação de cloreto de polivinila (PVC) e na purificação de água. O ácido 
clorídrico, que pode ser preparado pela reação direta de cloro e gás 
hidrogênio ou pela reação de cloreto de sódio e ácido sulfúrico, é usado 
como agente clorante para metais e compostos orgânicos.
Em certas regiões do mundo existem depósitos de sal ou salmouras que 
foram enriquecidas com bromo. Comercialmente, o bromo pode ser extraído 
tratando as salmouras com cloro e removendo-o por vapor:
2Br-+Cl2!Br2+ 2Cl-
O bromo é usado na desinfecção da água, no branqueamento de fibras e 
seda, e na fabricação de compostos medicinais de bromo e corantes.
As emissões atmosféricas da eletrólise da salmoura incluem as emissões de gás cloro 
(tanto fugitivas quanto de fonte pontual) e outros vapores. Emissões fugitivas surgem de 
células, purificadores e respiros em todo o sistema. Enquanto vazamentos individuais
Química Inorgânica Industrial 139
pode ser menor, a combinação de emissões fugitivas de várias fontes pode ser 
substancial. Em 1995, cerca de 3 milhões de libras de emissões de cloro fugitivo e de 
fonte pontual foram supostamente liberadas pela indústria química inorgânica. Essas 
emissões são controladas por meio de modificações de equipamentos resistentes a 
vazamentos, redução de fontes e programas para monitorar tais vazamentos.
Células de diafragma e células de membrana liberam cloro como emissões 
fugitivas da própria célula e no processo de gases residuais, que são lavados com 
carbonato de sódio aquoso (carbonato de sódio, Na2CO3) ou hidróxido de sódio 
aquoso (NaOH) para remover o cloro.
N / D2CO3+Cl2!NaCl +NaOCl +CO2
2NaOH+Cl2!NaCl +NaOCl +H2O
A solução gasta desta lavagem é neutralizada e depois descarregada para 
estações de tratamento de água. As células de mercúrio liberam pequenas 
quantidades de vapor de mercúrio e gás cloro da própria célula. Os gases residuais do 
processamento de cloro, soda cáustica e processamento de hidrogênio também 
liberam pequenas quantidades. O mercúrio é removido da corrente de gás hidrogênio 
por resfriamento seguido de absorção com carvão ativado.
3.3.8 Processamento de Cloro
O cloro é um gás amarelo-esverdeado à temperatura ambiente e é um 
elemento extremamente reativo, bem como um forte agente oxidante. Tem 
a maior afinidade eletrônica e a terceira maior eletronegatividade depois do 
oxigênio e do flúor. O composto mais comumde cloro, cloreto de sódio (sal 
comum, NaCl) é conhecido desde os tempos antigos. O alto potencial 
oxidante do cloro elementar levou ao desenvolvimento de alvejantes e 
desinfetantes comerciais e é reagente para muitos processos na indústria 
química. O cloro é usado na fabricação de uma ampla gama de produtos de 
consumo, cerca de dois terços deles químicos orgânicos, como o PVC, e 
muitos intermediários para a produção de plásticos e outros produtos finais 
que não contêm o elemento.
O cloro elementar é produzido comercialmente a partir de salmoura por eletrólise. O 
gás cloro produzido por processos eletrolíticos é saturado com vapor de água. O gás cloro 
do processo de diafragma também contém gotículas líquidas de hidróxido de sódio e 
solução salina. No processo, o gás cloro recuperado das células eletrolíticas é resfriado para 
remover o vapor de água. A água condensada é geralmente reciclada como solução de 
salmoura, embora algumas instalações combinem esse fluxo de resíduos com outros fluxos 
de resíduos de origem aquosa antes do tratamento.
140 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
O vapor de água restante é removido esfregando o gás cloro com ácido sulfúrico 
concentrado. O gás cloro é então comprimido e resfriado para formar cloro 
líquido. A maioria dos resíduos de ácido sulfúrico usado é enviada para fora do 
local para refortificação em ácido sulfúrico concentrado ou para uso em outros 
processos. O restante é utilizado para controlar o pH do efluente e/ou é 
descartado na água ou no solo. O processo de purificação e liquefação do gás 
cloro impuro envolve a absorção do cloro em uma corrente de tetracloreto de 
carbono. O cloro é subsequentemente removido em um processo de stripping 
no qual o tetracloreto de carbono é recuperado e reutilizado ou é liberado para a 
atmosfera.
Os primeiros passos no processamento do cloro para um produto utilizável 
consistem em resfriar o cloro a menos de 10°C e depois passando por 
desembaçadores ou precipitadores eletrostáticos para remover água e sólidos. Na 
próxima etapa, o cloro é passado através de torres recheadas com ácido sulfúrico 
concentrado fluindo em contracorrente. O vapor de água é absorvido pelo ácido 
sulfúrico e o gás cloro seco é então passado por desembaçadores para remover a 
névoa de ácido sulfúrico. Se o cloro for liquefeito, o cloro líquido é então adicionado 
ao gás para purificar ainda mais o cloro e para resfriá-lo antes da compressão. O pré-
resfriamento é realizado principalmente para evitar que a temperatura atinja o ponto 
de ignição do aço-cloro durante a compressão.
Durante o processamento do gás cloro, o vapor de água é removido por lavagem com 
ácido sulfúrico concentrado. A maior parte dessa água residual é enviada para fora do local 
para processamento em ácido sulfúrico concentrado ou para uso em outros processos. O 
restante é usado para controle de pH ou descarregado em estações de tratamento de água 
para descarte.
3.3.9 Ácido Clorídrico
O ácido clorídrico (HCl, também conhecido como ácido muriático) é um ácido mineral 
forte, corrosivo e incolor com muitos usos industriais entre os quais, ao reagir com 
uma base orgânica, forma um sal cloridrato. O ácido clorídrico foi historicamente 
produzido a partir de sal-gema e vitríolo verde e mais tarde a partir do sal comum 
quimicamente semelhante (NaCl) e ácido sulfúrico:
2NaCl + H2ENTÃO4!2HCl +Na2ENTÃO4
O ácido clorídrico é um produto químico versátil que o ácido clorídrico é 
usado na indústria química como reagente químico na produção em larga 
escala de cloreto de vinil (CH2]CHCl) para plástico PVC e poliuretano. Tem 
vários outros usos industriais, como (i) processamento hidrometalúrgico,
Química Inorgânica Industrial 141
por exemplo, produção de alumina e/ou dióxido de titânio; (ii) síntese de dióxido de 
cloro; (iii) produção de hidrogênio; (iv) ativação de poços de petróleo; (v) operações 
diversas de limpeza/gravação, incluindo limpeza de metais (por exemplo, decapagem 
de aço); e (vi) ser usado por pedreiros para limpar tijolos acabados. No contexto deste 
livro, o termocloreto de hidrogênioé usado para descrever a forma gasosa enquanto 
o termoácido de hidrogênioé usado para descrever uma solução de cloreto de 
hidrogênio em água.
O ácido clorídrico pode ser fabricado por vários processos diferentes; 
entretanto, a maior parte do ácido clorídrico (cloreto de hidrogênio) produzido 
nos Estados Unidos é um subproduto da reação de cloração. Após deixar o 
processo de cloração, a corrente gasosa contendo cloreto de hidrogênio segue 
para a coluna de absorção, onde ácido clorídrico líquido concentrado é 
produzido pela absorção de vapores de cloreto de hidrogênio em uma solução 
fraca de ácido clorídrico. Os gases de cloração sem cloreto de hidrogênio são 
removidos para processamento posterior. O ácido líquido é então vendido ou 
usado em outra parte da planta. A corrente de gás final é enviada para um 
purificador para remover o cloreto de hidrogênio restante antes da ventilação.
Na indústria de cloro-álcalis, a solução de salmoura (uma mistura de cloreto 
de sódio e água) é eletrolisada para produzir cloro (Cl2), hidróxido de sódio e 
hidrogênio (H2):
2NaCl + 2H2O!Cl2+ 2NaOH+H2
O gás cloro puro pode ser combinado com hidrogênio para produzir 
cloreto de hidrogênio na presença de luz UV:
Cl2ðgÞ+H2ðgº!2HClðgº
O gás cloreto de hidrogênio resultante é absorvido em água desionizada para 
produzir ácido clorídrico quimicamente puro.
3.3.10 Ácido Hidrofluorídrico
O ácido fluorídrico é uma solução de fluoreto de hidrogênio (HF) em água e é um 
precursor de quase todos os compostos de flúor. É uma solução incolor e altamente 
corrosiva, capaz de dissolver muitos materiais, principalmente óxidos e sua 
capacidade de dissolver o vidro é conhecida desde o século XVII. Devido à alta 
reatividade em relação ao vidro e moderada em relação a muitos metais, o ácido 
fluorídrico é geralmente armazenado em recipientes de plástico (embora o PTFE seja 
ligeiramente permeável a ele). O gás fluoreto de hidrogênio é um veneno agudo que 
pode danificar imediata e permanentemente os pulmões e as córneas dos olhos.
142 Química Inorgânica Ambiental para Engenheiros
O ácido fluorídrico aquoso é um veneno de contato com potencial para queimaduras profundas, 
inicialmente indolores e consequente morte do tecido.
Assim, o fluoreto de hidrogênio (HF) é produzido em duas formas, como fluoreto 
de hidrogênio anidro (a forma gasosa, HF(g)) e como ácido fluorídrico aquoso (a 
forma de solução aquosa, HF(aq)). A forma predominante fabricada é o fluoreto de 
hidrogênio anidro, um gás incolor ou gasoso que em contato com o ar é solúvel em 
água. Tradicionalmente, o ácido fluorídrico (HF) tem sido usado para gravar e polir o 
vidro. Atualmente, o maior uso do HF é na produção de alumínio. Outros usos de HF 
incluem processamento de urânio, alquilação de petróleo e decapagem de aço 
inoxidável. O ácido fluorídrico também é usado para produzir fluorocarbonos usados 
em sprays de aerossol e em refrigerantes. Embora os fluorocarbonos sejam 
fortemente regulamentados devido a preocupações ambientais, outras aplicações 
para os fluorocarbonos incluem a fabricação de resinas, solventes, removedores de 
manchas, surfactantes e produtos farmacêuticos.
No processo, o fluoreto de hidrogênio é fabricado pela reação de espatoflúor 
de grau ácido (fluoreto de cálcio, CaF2) com ácido sulfúrico (H2ENTÃO4):
CaF2+H2ENTÃO4!CaSO4+ 2HF
Esta reação endotérmica requer 30-60 min em fornos rotativos horizontais 
aquecidos externamente a 200-250°C (390-480°F).
Para conseguir isso, espatoflúor seco e um leve excesso de ácido sulfúrico são 
alimentados continuamente na extremidade frontal de um pré-reator estacionário (para 
garantir um contato completo misturando os componentes antes do carregamento no 
forno rotativo) ou diretamente no forno por um parafuso transportador. Sulfato de cálcio 
(CaSO4) é removido através de uma câmara de ar na extremidade oposta do forno,